地面數字電視廣播網絡覆蓋質量探討

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摘要：地面數字電視廣播網絡覆蓋效果受到發射系統內多個環節的影響，而覆蓋效果的好壞直接影響終端用戶的收視體驗。一個地面數字電視發射系統即使設計、建設之初能夠達到理想的目標，但如果疏于維護，日積月累后，其覆蓋效果也會越來越差。本文詳細介紹了某發射臺站網絡覆蓋效果的測試，包括測試內容、指標、原理、方法，并根據測試結果提出了改進建議。

關鍵詞：地面數字電視；覆蓋；測試

1概況

某發射臺站國標地面數字電視共用6個頻點傳播電視節目，每個頻點播放12套AVS節目，使用2臺1000W寬帶發射機，每臺發射機3個頻點，每個頻點發射功率為300W。據臺站技術人員反映，目前電視信號接收效果比較差，導致用戶投訴和流失影響運營。國家廣播電視總局研修學院受邀進行該臺站國標地面數字電視無線覆蓋評估測試，協助排查信號覆蓋不好的原因并提出相應改進建議。該臺站國標地面數字電視發射系統組成如圖1所示。復用后的6個頻點電視節目TS流經過國標地面數字電視激勵器調制后，3個頻點信號合成一路，送入寬帶發射機放大，經多工器、天饋系統發射到空中。本次測試將分別針對影響信號質量的激勵器、發射機，按照2008年廣電總局發布的廣播電影電視行業標準《地面數字電視廣播激勵器技術要求和測量方法》（GY/T229.2—2008）進行測試，同時在場地測試空中信號質量，測試用到的儀器如表1所示。

2激勵器測試

地面數字電視廣播激勵器是地面數字電視廣播發射系統的核心，其主要功能是將TS流進行信道編碼并調制到相應的頻率，以增強抗干擾能力，適宜空中傳播，因此也稱為調制器。激勵器的技術指標好壞直接影響發射機的性能及空中覆蓋的效果。本次主要測試激勵器的MER（調制誤差率）及帶肩等指標，如圖2所示。測試系統由節目前端、被測激勵器、衰減器、頻譜分析儀和ETL組成：節目前端采用的是機房內經過復用器出來的TS碼流；激勵器輸出的射頻信號經過衰減后輸入頻譜分析儀或ETL；MER和帶肩可由ETL直接測得，其他指標由頻譜分析儀測試直接得到或者經計算得到。測試地點為發射機房，在激勵器射頻輸出經功率合成器后取信號。所有6個頻點的測試結果如表2所示。

3發射機測試

數字電視TS流經激勵器編碼調制后，需經過前級推動功放、末級功放放大，然后通過帶通濾波器濾除帶外信號，送至天饋系統發射到空中，同時經定向耦合器耦合出入射、反射信號供給監控單元。測試系統由節目前端、被測發射機、耦合器、天饋系統、頻譜分析儀和ETL組成，如圖3所示。節目前端采用的是機房內經過復用器出來的碼流；發射機的輸出負載為天饋系統（受現場條件限制，天線不是理想負載，會對測試結果產生一點影響）；耦合器出來的射頻信號經過衰減后輸入頻譜分析儀或ETL；MER和帶肩可由ETL直接測得，其他指標由頻譜分析儀直接測量或經測量后再計算得到。測試地點在發射機房，選發射機功放合成器測試口。測試結果如表3所示。

4場地測試

在真實環境中，信號受到許多因素的影響，不同地區、不同時間、不同天氣和采用不同天線將收到不同強度的信號，尤其是還會受到動態多徑和多普勒頻移的影響。現場開路測試就是通過發射機發送一定功率的測試信號，經過無線傳輸后，由接收機在具有典型特征(城市、郊外和農村)的不同地點（含室內和室外）進行固定點接收測試，或在多條路徑上（含車輛能高速行駛的路段）進行移動接收測試。在現場測試中的測試內容包含以下兩個方面。一是在多個固定地點（室內和室外）接收數字電視節目，評價其效果。為測試覆蓋范圍，需要在距離發射塔不同直線距離的地點接收測試節目信號；出于代表性的考慮，選擇地點時應兼顧室內和室外、不同高度和密度的建筑物群落、不同居民密度的地區。二是沿多條路線，在移動中接收數字電視節目，評價其效果。為測試覆蓋范圍，需要在距離發射塔不同距離的地點接收測試節目信號。出于代表性的考慮，選擇路徑時應兼顧車速較高和較低的路段、各種類型建筑物群落。場地測試主要采用接收圖像和聲音質量主觀判據來進行，同時記錄接收信號的場強和頻譜。其中，在固定點測試時，需測試接收機端功率裕量；在移動測試時，需記錄位置、車速等信息（如有條件，可記錄誤碼秒數）。

4.1固定接收測試

接收系統由測試車輛、接收天線、機頂盒、電視、場強儀、衰減器和供電系統組成。移動接收時，采用路測儀記錄數據。定點接收時，測試人員下車，架起測試天線，高度約4~5m。根據發射塔地理位置和當地地形情況，首先通過GPS在地圖上選擇好固定點，然后規劃車輛行駛路線。測試時，根據GPS的位置信息到達測試點，首先架起八木天線，然后用場強儀測試場強，轉動天線尋找最大接收場強方向。整個接收系統由車載逆變器供電。場地測試系統如圖4所示。

4.2固定接收測試點選取

為了能準確地評估性能，必須收集足夠多測試點的信號。一般來說，30~100個點是必要的，更多的測試點可以更加準確地反映覆蓋情況，但將增加更多的工作量。測試點的選擇可以按照多種方法進行：在地圖上從發射點開始，根據輻射方式，按照一定的角度和距離進行分割，測試從距離發射塔3km的距離開始，按照不大于3km的距離沿著輻射方向向遠處測試，此方法至少應測量8條輻射路徑上的點，每條輻射路徑的角度間隔不應大于20°；根據業務覆蓋的需要，按照人口密集程度來選擇相關的測試點；按照現有的模擬電視接收效果反饋選擇測試點；服務測試可能存著一些特別的因素（多徑、飛機擾動或建筑物的墻和樹木等），如果測試點周圍存在這些因素時，必須在測試報告中記錄下來。如果在某些測試點不能正常進行測試，應該有詳細的記錄。針對測試中出現突發錯誤或隨時間變化的連續錯誤的情況，如果可能，最好記錄該測試點的數據。本次測試主要測試點分布如圖5所示。

5改進建議

該地區地面數字電視覆蓋總體情況不盡理想，通過此次測試，我們對各種可能的原因進行了排查。由于系統處于運行狀態，發射機功率測量和天饋測量測試暫未進行，待其DTMB發射系統設備運行正常并完成信號覆蓋優化后，可再次開展正式的覆蓋測試并提供相應的覆蓋報告。通過此次覆蓋測試和問題查找，我們從以下三個方面提出整改建議。

5.1工程安裝

用戶接收天線到機頂盒間線路信號衰減大造成收視不好，建議重新整改用戶接收線路，如宏星制衣廠測試點。激勵器射頻輸出射頻同軸電纜使用有線電視的75Ω阻抗電纜，與射頻前端系統的50Ω系統阻抗不匹配，會導致反射和信號性能惡化，建議更換為低損耗的50Ω射頻同軸電纜。激勵器射頻功率合成使用有線電視分路器，該功分器系統射頻阻抗75Ω，與射頻前端系統的50Ω系統阻抗不匹配，會導致反射和信號性能惡化，建議使用50Ω阻抗的射頻功率合成器。

5.2發射機技術指標校準

測試中，調制器、發射機的性能圖5固定測試點分布指標不穩定，變化大（調制器MER為34.4dB~37.2dB、星座圖指標變化大且頻繁），建議嚴格按照《地面數字電視廣播激勵器技術要求和測量方法》（GY/T229.2—2008）和《地面數字電視廣播發射機技術要求和測量方法》（GY/T229.4—2008）要求，校準調制器發射機指標參數、發射機技術指標。該指標直接影響地面數字電視發射機性能和地面數字電視網絡的覆蓋效果。此指標的調整需要發射機廠商到場支持。功放的輸出功率沒有進行校準，無法準確測量每臺發射機的真實發射功率和每個頻點的發射功率。發射功率直接影響信號覆蓋效果，該指標的測試需要進行設備停機。

5.3接收終端用戶使用的接收

終端信道解調芯片的型號較老，建議后續采購時升級到最新版本的芯片，以提高整體的抗干擾性能，擴大覆蓋范圍。在部分城區，我們測試發現使用SiliconTuner接收機接收失敗，但使用CANTuner接收機接收正常。經分析，疑似高頻頭飽和。因此，在后續采購新終端前要先進行實驗室和場地驗證測試，確保設備可用性。

6結語

本次測試根據被測發射臺站所用設備、實際應用環境等制定測試方案及測試計劃，包括關鍵設備工作狀態測試、場地測試等，并對測試結果進行了分析，找出影響覆蓋質量的問題，提出整改建議。該發射臺站按照提議進行了整改，目前其地面數字電視廣播覆蓋效果明顯提升。

作者：王偉 單位：國家廣播電視總局研修學院